EP3671962A1 - Leitungsverbinder für elektrische leitungen und entsprechendes verfahren - Google Patents

Leitungsverbinder für elektrische leitungen und entsprechendes verfahren Download PDF

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EP3671962A1
EP3671962A1 EP18306706.5A EP18306706A EP3671962A1 EP 3671962 A1 EP3671962 A1 EP 3671962A1 EP 18306706 A EP18306706 A EP 18306706A EP 3671962 A1 EP3671962 A1 EP 3671962A1
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EP
European Patent Office
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electrically conductive
line connector
elements
lines
holding elements
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EP18306706.5A
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Rainer Huscher
Marina Hoch
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Nexans SA
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Nexans SA
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Publication date
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    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/03—Connectors arranged to contact a plurality of the conductors of a multiconductor cable, e.g. tapping connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
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    • H02G15/103—Cable junctions protected by boxes, e.g. by distribution, connection or junction boxes with devices for relieving electrical stress
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/10—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation
    • H01R4/18—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping
    • H01R4/20—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping using a crimping sleeve
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    • H02G15/08—Cable junctions
    • H02G15/10—Cable junctions protected by boxes, e.g. by distribution, connection or junction boxes
    • H02G15/115—Boxes split perpendicularly to main cable direction

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for connecting electrical lines, in particular shielded electrical lines, and a corresponding method.
  • Shielded cables are also used for cables that carry low-level or low-energy signals and whose signals must be shielded from interference from other cables.
  • connection or connection of shielded cables is a lot more complex than with unshielded cables. This is mainly due to the fact that shielded lines are often designed as coaxial lines and that the electrical connection of the shield to a housing, for example a plug or socket, or to a shield of another line requires significantly more work steps than the simple connection of a conductor.
  • crimp connections are widespread in many industrial sectors because they enable reliable electrical contacting with reproducible properties.
  • the workload is disadvantageous, particularly with shielded cables. Automation is not possible, or only to a very limited extent, especially when connecting shielded coaxial cables to crimp connections.
  • the individual lines are arranged next to one another or opposite one another and their shields are connected individually or in groups with a shield plate of a line connector in an electrically conductive manner.
  • the length of the screen can be shortened so that only the conductor and its insulation remain at the end of the line to be connected, which is usually removed at the junction of two or more conductors.
  • the cable shield is pushed over an inner sleeve, which is also referred to as a sub-crimp sleeve in a crimp connection.
  • the inner sleeve can be part of the shield plate of the line connector, but the shield plate can also be connected to the inner sleeve with a tab or with a web.
  • the conductor and its insulation lie within the inner sleeve or are passed through it.
  • the shield lying over the inner sleeve and possibly the shield plate can now be connected in an electrically conductive manner to the outside of the inner sleeve, for example by soldering or welding.
  • a crimp sleeve is pushed over the shield lying over the inner sleeve and optionally over the tab or the web of the shield plate, and the arrangement is connected to one another by applying an external force.
  • FIG. 1 a shows a top view of a line connector 100 of a known type for connecting up to eight shielded lines 102.
  • Line connector 100 comprises an electrically conductive sheath 116, which is shown in FIG Figure 1 a) known solution shown is made in two parts. In of the Figure 1 a) only the lower half of the electrically conductive sheath 116 is shown.
  • Four shielded lines 102 each lead to and from the right and left sides of the line connector 100. The conductors of the shielded lines 102 are connected to one another between the connection areas 104 of the line connector 100.
  • the conductors 112 of the two upper and lower opposite line pairs are connected to one another.
  • the shields of the lines 102 are pushed over sub-crimp sleeves inserted into bowl-shaped areas of the lower half of the electrically conductive sheath 116.
  • a crimp sleeve is slid over each of the lines and sub-crimp sleeves.
  • Figure 1 b shows a side view of the line connector 100 of known type, from which the position of the crimp sleeves 124 in relation to the lower half of the electrically conductive sheath 116 can be seen more clearly. In this view, the sub-crimp sleeves are covered by the crimp sleeves 124.
  • Figure 1 c shows a detailed view of the crimp connection for a cable.
  • the conductor of the electrical line 102 encased by an inner insulation 128 is pushed through the sub-crimp sleeve 122, and the screen 118 lies outside the sub-crimp sleeve.
  • the screen is even slid over the bowl-shaped area of the lower half of the electrically conductive sheath 116.
  • the crimp sleeve 124 is pushed over the entire arrangement of the lower crimp sleeve 122, the bowl-shaped area and the screen 118.
  • the outer insulation 130 of the line is not covered by the crimp connection in this example.
  • each line leading into the line connector is first provided with an under-crimp sleeve and has to be connected separately to the shield plate. If, as in the example, eight lines are to be connected, this means eight individual preparation and crimping processes which are added to the actual connection of the conductors.
  • the present invention has the task of specifying a line connector and a method for connecting lines which overcome or at least reduce one or more of the problems mentioned at the beginning.
  • the invention proposes, according to a first aspect, a line connector for electrical lines which has holding elements arranged at connection regions, via which the electrical lines can be introduced into the line connector.
  • Each of the retaining elements which are preferably dimensionally stable at least in the radial direction, has one or more receptacles for lines configured as depressions on a peripheral edge.
  • the conductors of the lines led into the line connector can be electrically connectable in a connection area lying between the connection areas.
  • the line connector also has a first electrically conductive sheathing, which sheaths the holding elements and the connection region located therebetween.
  • the first electrically conductive sheath is in electrically conductive contact with an exposed electrically conductive element of the electrical lines, at least in the region of the holding elements.
  • the line connector also has one or more clamping elements which exert a force on the first electrically conductive sheath, at least in the region of the holding elements, which presses the first electrically conductive sheath against the exposed electrically conductive elements of the electrical lines accommodated in the holding elements.
  • the holding elements are arranged on opposite end faces of the line connector.
  • three or more holding elements for example in a star, T or cross shape, around a connection area.
  • each position at which a holding element is arranged is a connection area, and clamping elements can be provided on each connection area.
  • the holding elements are disk-shaped, and the receptacles for lines are located on the edge of the disk-shaped holding elements.
  • the receptacles for lines can each be arranged on two opposite sides or evenly distributed along the entire circumference of the holding elements.
  • the recesses of the receptacles for lines have a depth relative to the outer surface of the holding element which is not greater than an outer diameter of an electrical conductor or an electrical screen of a line positioned in the receptacle.
  • the first electrically conductive sheath has corresponding projections in the area of the receptacles for lines, which engage in the depressions and thus produce the electrical contact with the electrically conductive elements of the electrical lines accommodated in the holding elements.
  • the projections can comprise, for example, pins or spring tongues engaging in the depressions.
  • the alternative embodiment can be advantageous if an outer diameter of the electrical line accommodated in a receptacle is smaller than a depth of the depression forming the receptacle.
  • the recesses of the receptacles for lines are shaped in such a way that an inserted line is clamped.
  • the opening through which the line is inserted into the recess may have a smaller width than the interior of the receptacle.
  • the recesses in the receptacles for lines are designed in such a way that two or more lines can be received in each case.
  • the receptacles can be configured next to one another to accommodate a plurality of lines, but it is also possible to configure the receptacles in such a way that a plurality of lines are superimposed in one Recording can be recorded.
  • the outer sides of the plurality of lines accommodated in a receptacle can touch at one or more points.
  • the depth of the recess of the receptacle for lines in the case of lines lying one above the other is expediently chosen such that the outside of the line lying on the outside or above can come into contact with the first electrically conductive sheathing.
  • the line connector In one embodiment of the line connector, several holding elements are mechanically connected to one another.
  • the mechanical connection can comprise, for example, a web between two or more holding elements.
  • the holding elements consist of an electrically conductive material, for example of metal, a conductive plastic, a plastic mixed with conductive particles or a plastic reinforced with metal fibers.
  • the electrically conductive connection of the holding elements to the first electrically conductive sheath results in an electrically conductive sheath which is also closed on the end face except for the receptacles for lines.
  • the first electrically conductive sheath can be flush with the outside of the holding elements, so that the entire line connector is enclosed by the first electrically conductive sheath.
  • the holding elements have one or more projections which are arranged along the circumference of the holding elements and which engage in corresponding cutouts in the first electrically conductive sheath.
  • the holding elements between the receptacles can have depressions, for example slots or notches, into which corresponding projections intervene in the first electrically conductive sheathing.
  • the first electrically conductive sheath is designed in several parts.
  • the individual parts are in electrical contact with each other. Adjacent edges of the first electrically conductive sheath can butt butt, overlap or intermesh like a comb. In the latter variant, the sides of the fingers can touch and possibly only small gaps remain at the tips of the teeth of the combs.
  • the electrical contact of the individual parts can also be produced by the clamping elements, which must themselves be electrically conductive for this purpose.
  • the variants described above can be used to ensure an electrically largely closed envelope with simplified assembly at the same time.
  • the first electrically conductive sheath has, at the connection areas in the direction of the conductor, projections corresponding to the receptacles, for example pin-like or tooth-like projections which penetrate an external insulation of a line positioned in a receptacle and an electrical contact with an underlying screen or ladder.
  • the removal of the insulation may not be necessary.
  • the lines are secured against axial displacement with respect to the line connector.
  • the clamping elements comprise a second sheathing which can be plastically deformed by external force.
  • the plastic deformation can be brought about, for example, by crimping.
  • the second sheath envelops the first electrically conductive sheath at least at the connection regions and, after a corresponding plastic deformation, exerts a force at least in the region of the holding elements, which presses the first electrically conductive sheath against the electrical lines accommodated in the holding elements.
  • the second sheath can be formed, for example, by crimp sleeves which enclose the first electrically conductive sheath of the line connector in the area of the holding elements. However, the second sheath can also completely enclose the line connector between the connection areas.
  • the clamping elements comprise spring-elastic or rubber-elastic elements which encompass or enclose the first electrically conductive sheath on or between the connection regions.
  • the term “enclose” can be understood to mean that the spring or rubber-elastic element lies radially closed around the line connector.
  • the spring-elastic or rubber-elastic element can lie spirally around the line connector, the spiral making at least a full 360 ° rotation. The ends of the spiral can butt butt or pass each other.
  • the term “embrace” can accordingly be understood such that the spring or rubber-elastic element does not completely enclose the line connector.
  • the spring-elastic or rubber-elastic element can thus be formed, for example, by a clamp which generates two clamping forces which act essentially against one another.
  • the clamping elements that is, the plastically deformable second sheath or the spring or rubber-elastic elements can be in one Embodiment of the line connector consist of an electrically conductive material.
  • the clamping elements that is to say the plastically deformable second sheath or the spring or rubber-elastic elements, connect the holding elements, the electrical lines accommodated therein and the first electrically conductive sheath in a force-locking manner.
  • the line connector is surrounded by an electrically insulating layer.
  • rubber-elastic sealing elements are provided, through which the lines are guided in the manner of an interference fit, and which have a circumferential collar which is arranged and fixed between the first electrically conductive sheathing and a clamping element.
  • the sealing element can, for example, comprise a rubber or silicone disc with a collar, the dimensions of which essentially follow the dimensions and the shape or the outline of the corresponding holding element.
  • the lines can be routed through corresponding passage openings in the sealing element.
  • the passage openings can be closed, but can be prepared for the passage of lines, for example through areas of reduced thickness or pre-notched slots. The seal between the sealing element and the line is brought about by the elastic properties of the sealing element.
  • a space lying within the first electrically conductive envelope is filled with an electrically non-conductive fluid.
  • the fluid can retain its initial viscosity or be elastic or rigid hardening.
  • the fluid can be introduced through an opening in the line connector after all lines and all components of the line connector have been connected to one another as required are connected.
  • An opening for introducing the fluid can be provided, for example, in one or more of the holding elements.
  • the line connector according to the invention can be used for connecting unshielded lines as well as for connecting shielded lines.
  • unshielded cables an additional connection of the conductors between the connection areas may be omitted.
  • the shields of several cables can be easily connected to one another and a continuous electrical shield can be produced.
  • the conductors of the shielded lines can be connected between the connection areas within the shield formed by the line connector, for example by welding, soldering, clamping, crimping, etc. It is also possible to connect the shields of the lines to a reference potential via the line connector, for example Earth or mass.
  • a receptacle that is not "occupied” with a line can remain free or can be occupied with a filling element.
  • the filling element can be made conductive or non-conductive and can have a shape which, at least after the clamping elements have been attached, fills and / or seals the receptacle not "occupied” with a line.
  • two or more electrical lines to be connected are first positioned in receptacles of the holding elements, for example the recesses are inserted from outside. If the electrical shielding or the electrical conductor of the lines is not contacted by means of protrusions of the first electrically conductive sheathing that penetrate through insulation of the line, this is the case Insulation in the area of the receptacles has expediently been removed beforehand in order to expose the electrically conductive element of the line which is to be brought into contact with the first electrically conductive sheath.
  • the electrical conductors of the electrical lines to be connected can now be connected to one another.
  • the electrical conductors of the electrical lines can be connected to one another before the lines are inserted into the receptacles. If all of the electrical lines to be connected are positioned in the desired position in the receptacles of the holding elements of the line connector, and if necessary the receptacles are positioned in relation to one another in a desired position, the first electrically conductive covering is positioned on the holding elements and with clamping elements fixed to the connection area or areas.
  • the clamping elements exert a force on the first electrically conductive sheathing, at least in the area of the holding elements, which presses the first electrically conductive sheathing against the exposed electrically conductive elements that the electrical lines received in the receptacles of the holding elements and thereby ensure the electrical contact.
  • the clamping elements only exert a force in the area of the holding elements.
  • the clamping elements are connected to one another and the desired mechanical stability of the line connector is achieved via this connection.
  • the line connector according to the invention can be used, for example, in electric vehicles or hybrid vehicles, where the more compact design can make it easier to lay the lines combined to form a cable harness.
  • Use is not limited to vehicles; the advantages of the simplified structure with fewer components than conventional solutions and the less extensive handling can be used wherever electrical Lines must be connected.
  • a further cost reduction is given by the possibility of making the first electrical sheathing - usually a shield plate - easier than with conventional solutions. In particular, there is no need here for the shield plate to be specially shaped to accommodate lines.
  • FIG. 2 shows a view of a first exemplary embodiment of a line connector 100 according to the invention.
  • the line connector 100 is of a generally cylindrical shape, which, however, cannot be seen in this view.
  • Electrical lines 102 are led into the line connector from the left and from the right.
  • the inside of the line connector is completely enclosed by the first electrically conductive sheath 116.
  • the first electrically conductive sheath 116 is made in two parts, in this example the first electrical sheath 116 comprises two half-shells.
  • the first electrical sheath 116 is enclosed by two clamping elements 120.
  • the clamping elements 120 are crimp rings which are plastically deformed in such a way that radially acting forces firmly connect the holding elements 106, which are not visible in the figure, the lines 102 accommodated therein and the first electrically conductive sheath 116.
  • FIG. 12 shows a longitudinal section of the first exemplary embodiment of the line connector 100 Figure 2 .
  • those are those formed by the first electrical enclosure 116
  • To recognize line connector 100 leads 102 and the connection of the electrical conductors 112 inside the line connector 100.
  • the holding elements 106 and the clamping elements 120 arranged in the connection regions 104 can also be seen.
  • the contacting of the shield of a line 102 through the first electrically conductive sheath is shown below with reference to FIG Figure 4 described, enlarged detail view recognizable.
  • Figure 4 shows an enlarged detailed view of the position of a line 102 in the holding element 106 and the position of the first electrical sheath 116 and the clamping element 120 relative to one another.
  • the line 102 covered by the electrical shield 118 exposed in the connection region 104 and the outer insulation 130 with the electrical conductor not shown in the figure and surrounded by an inner insulation 128 is received in a receptacle of the holding element 106.
  • Shield 118 is in electrical contact with the first electrical sheath 116.
  • Clamping element 120 lies on the outside of the first electrical sheath 116 and presses it against the shield 118 and holding element 106.
  • Figure 5 shows a top view of an exemplary holding element 106 of the line connector 100 according to the invention with four receptacles 110 and lines 102 accommodated therein, first electrically conductive sheathing 116 and clamping element 120. Only lines 118 of the lines 102 are shown separately, outer and inner insulation and the conductors of the Lines are not shown in the figure. Shields 118 of the lines 102 abut the first electrically conductive sheath 116 and are in electrical contact with the latter. Clamping element 120 is plastically deformed in such a way that a radial force presses the first electrically conductive sheathing 116 against holding elements 106 and the exposed shield 118 of the lines 102. As in the other figures, the first electrically conductive sheath can be made in two or more parts (not shown in the figure).
  • FIG. 6 shows a simplified perspective exploded view of holding elements 106 and first electrically conductive sheath 116 one second exemplary embodiment of a line connector 100 according to the invention.
  • Holding elements 106 have four receptacles 110, into which lines 102 (not shown in the figure) can be inserted.
  • the conductors of the lines 102 which are also not shown in the figure, can already be connected to one another. In this case, it is possible to position the holding elements 106 coming from outside between the lines, to place the exposed electrically conductive elements of the lines in the receptacles 110, and then to adjust the distance between the holding elements 106 so that they are flush with the outer edges of the Complete the first electrically conductive sheath 116, but are at least partially enclosed by it.
  • the two halves of the first electrically conductive sheathing 116 can be pressed against one another by means of clamping elements 120 (not shown in the figure), against the holding elements 106 and against the lines also not shown in the figure .
  • FIG. 7 shows a simplified perspective exploded view of holding elements 106 and first electrically conductive sheath 116 of a third exemplary embodiment of a line connector 100 according to the invention.
  • the third exemplary embodiment of the line connector 100 according to the invention differs only slightly from that in FIG Figure 6 Embodiment shown, namely by the web 132 which connects the two holding elements 106 together.
  • the spacing of the two holding elements 106 from one another is defined by the web 132 in such a way that they are flush with the outer edges of the first electrically conductive sheathing 116, or are at least partially enclosed by them.
  • Web 132 is preferably not arranged in the center of the holding elements 106 in order not to restrict the space required for connecting the conductors.
  • Figure 8 shows a simplified perspective exploded view of holding elements 106 and first electrically conductive sheathing 116 of a fourth exemplary embodiment of a line connector 100 according to the invention.
  • the fourth exemplary embodiment of the Line connector 100 according to the invention differs only slightly from that in FIG Figure 6 Embodiment shown, namely by projections 136 on the circumference of the holding elements 106 which engage in corresponding openings 134 in the first electrically conductive envelope. In this way, despite holding elements 106 not connected to one another, exact positioning of the holding elements in relation to the first electrical sheath 116 is possible in a simple manner.
  • the projections 136 on the holding elements 106 which engage in the openings 134
  • the projections 136 and the openings 134 are only shown on the upper part of the first electrically conductive sheath.
  • the corresponding projections and openings can of course also be provided only on the lower part or on both the lower and the upper part.
  • Figure 9 shows a schematic sectional illustration of a further exemplary embodiment of the line connector 100 according to the invention with an additional sealing element 140.
  • the first electrically conductive sheath 116 has already been placed around the holding element 106 with the receptacles 110 and is in electrical contact with the exposed electrically conductive elements (not shown in the figure) of the lines 102, also not shown in the figure.
  • the lines 102 are guided through bushings 144 in the sealing element 140, which are aligned to match the receptacles 110 of the holding element 106. Feedthroughs 144 have a smaller diameter than the outside diameter of the lines 102, so that the elastic material of the sealing element 140 rests elastically on the outside of the lines.
  • a collar 142 of the sealing element 140 is positioned between the clamping element 120 and the first electrically conductive sheath 116, where it is held in position in a sealing manner by the force exerted radially inwards by the clamping element 120.
  • the collar 142 can be made of the same elastic material as the rest of the sealing element. In this case, the collar can be in the area under the If necessary, deform the clamping element. However, it is also possible to manufacture the collar 142 from a less or non-elastic material, so that the inward force generated by the clamping element 120 causes no or only a slight deformation of the collar.
  • Figure 10 shows method steps of an exemplary method 200 for connecting electrical lines with a line connector 100 according to the invention.
  • electrically conductive elements to be connected for example shield 118 and / or electrical conductors 112, of the electrical lines 102 are exposed.
  • the exposed electrically conductive elements of the electrical lines are positioned in receptacles 110 of the holding elements 106 of the line connector 100.
  • the holding elements 106 are positioned with respect to one another, provided that they are not rigidly connected to one another by appropriate means. Alternatively or additionally, the holding elements are positioned in relation to the first electrically conductive sheath 116.
  • step 208 holding elements 106 positioned with respect to one another are encased with the lines 102 positioned therein with the first electrically conductive sheath 116.
  • step 210 clamping elements 120 are attached, which exert a force on the first electrically conductive sheath 116, at least in the region of the holding elements 106, which presses the first electrically conductive sheath against the electrically conductive elements of the electrical lines accommodated in the receptacles of the holding elements.
  • the attachment of the clamping elements 120 can comprise, for example, a crimping process by means of which the clamping element or elements are plastically deformed.
  • the attachment of the clamping elements can also include pushing apart or spreading apart a clamping element which exerts a radially inward spring force.
  • exemplary embodiments with holding elements 106 are shown, which have four receptacles 110. In other exemplary embodiments, the holding elements 106 have more than four or less than four receptacles.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Ein Leitungsverbinder (100) für elektrische Leitungen (102) weist Halteelemente (106) an Anschlussbereichen (104) auf, an denen die elektrischen Leitungen (102) in den Leitungsverbinder (100) hineinführbar sind. Jedes Halteelement (106) weist an einem umlaufenden Rand eine oder mehrere als Vertiefungen ausgestaltete Aufnahmen (110) für Leitungen (102) auf. Die Leiter (112) der in den Leitungsverbinder (100) hineingeführten Leitungen (102) können in einem zwischen den Anschlussbereichen (104) liegenden Bereich elektrisch verbindbar sein. Der Leitungsverbinder (100) umfasst außerdem eine erste elektrisch leitende Umhüllung (116), die den Leitungsverbinder (100) zwischen den Anschlussbereichen (104) umhüllt, und die zumindest im Bereich der Halteelemente (106) mit einem elektrisch leitenden Element (118) der elektrischen Leitungen (102) in elektrisch leitendem Kontakt steht. Ferner umfasst der Leitungsverbinder (100) ein oder mehrere Klemmelemente (120), welche auf die erste elektrisch leitende Umhüllung (116) zumindest im Bereich der Halteelemente (106) eine Kraft ausüben, die die erste elektrisch leitende Umhüllung (116) gegen die elektrisch leitenden Elemente (118) der in den Halteelementen (106) aufgenommenen elektrischen Leitungen (102) drückt.

Description

    Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verbindung elektrischer Leitungen, insbesondere geschirmter elektrischer Leitungen, sowie ein entsprechendes Verfahren.
    • Hintergrund
  • Elektrische Signal- und Energieleitungen, die hochfrequente Signale bzw. Energie mit hochfrequenten Anteilen führen, werden in der Regel als geschirmte Leitungen ausgeführt, um die unkontrollierte Ausbreitung der hochfrequenten Signalanteile zu verringern oder zu verhindern. Geschirmte Leitungen finden auch Anwendung bei Leitungen, die Signale mit niedrigem Pegel oder niedriger Energie führen, und deren Signale vor Störungen von anderen Leitungen abgeschirmt werden müssen.
  • Insbesondere bei der Steuerung elektrischer Antriebe mit hochfrequent geschalteten Spannungen und Strömen hoher Energie, wie sie zum Beispiel in Hybrid- und Elektrofahrzeugen vorkommen, ist es nötig die ungehinderte Ausbreitung von Störsignalen zu verringern oder zu verhindern. Die modulare Bauweise der Komponenten von Hybrid- und Elektrofahrzeugen sowie die bei Fahrzeugen generell eingeschränkten räumlichen Verhältnisse, die eine durchgängige Verlegung von Leitungen erschweren, erfordern dabei häufig die Verbindung von Leitungssegmenten.
  • Der Anschluss bzw. die Verbindung von geschirmten Leitungen ist um einiges aufwendiger als bei ungeschirmten Leitungen. Dies liegt vor allem daran, dass geschirmte Leitungen häufig als Koaxialleitungen ausgeführt sind und dass der elektrische Anschluss des Schirms an ein Gehäuse, beispielsweise eines Steckers oder eine Buchse, oder an einen Schirm einer anderen Leitung deutlich mehr Arbeitsschritte erfordert als der simple Anschluss eines Leiters.
  • Die Anwendung von Crimpverbindungen ist in vielen Industriebranchen verbreitet, weil sie eine sichere elektrische Kontaktierung mit reproduzierbaren Eigenschaften ermöglichen. Nachteilig insbesondere bei geschirmten Leitungen ist dagegen der Arbeitsaufwand. Gerade bei der Verbindung von geschirmten Koaxialleitungen mit Crimpverbindungen ist eine Automatisierung nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich.
  • Bei einer bekannten Lösung werden die einzelnen Leitungen nebeneinander oder einander gegenüberliegend angeordnet und deren Schirme einzeln bzw. in Gruppen mit einem Schirmblech eines Leitungsverbinders elektrisch leitend verbunden. Dazu wird zuerst die äußere Isolierung am zu verbindenden Ende der geschirmten Leitung entfernt und ggf. ein Teil des Schirms entfernt. Außerdem kann die Länge des Schirms gekürzt werden, so dass an dem zu verbindenden Ende der Leitung nur noch der Leiter sowie dessen Isolierung verbleibt, die üblicherweise an der Verbindungsstelle zweier oder mehrerer Leiter entfernt wird. Der Schirm der Leitung wird über eine innere Hülse geschoben, die bei einer Crimpverbindung auch als Untercrimphülse bezeichnet wird. Die innere Hülse kann Teil des Schirmblechs des Leitungsverbinders sein, das Schirmblech kann aber auch mit einer Lasche oder mit einem Steg mit der inneren Hülse verbunden werden. Der Leiter sowie dessen Isolierung liegen innerhalb der inneren Hülse bzw. sind durch diese hindurchgeführt. Der über der inneren Hülse liegende Schirm und gegebenenfalls das Schirmblech können nun mit der Außenseite der inneren Hülse elektrisch leitend verbunden werden, zum Beispiel durch Löten oder Schweißen. Im Falle einer Crimpverbindung wird eine Crimphülse über den über der inneren Hülse liegenden Schirm und gegebenenfalls über die Lasche oder den Steg des Schirmblechs geschoben und die Anordnung durch Aufbringen einer äußeren Kraft miteinander verbunden.
  • Eine beispielhafte Ausführung der bekannten Lösung ist in Figur 1 gezeigt. Figur 1 a) zeigt eine Draufsicht auf einen Leitungsverbinder 100 bekannter Bauart zur Verbindung von bis zu acht geschirmten Leitungen 102. Leitungsverbinder 100 umfasst eine elektrisch leitende Umhüllung 116, die in der in der Figur 1 a) dargestellten bekannten Lösung zweiteilig ausgeführt ist. In der Figur 1 a) ist nur die untere Hälfte der elektrisch leitenden Umhüllung 116 gezeigt. Jeweils vier geschirmte Leitungen 102 sind an der rechten bzw. der linken Seite des Leitungsverbinders 100 an diesen heran bzw. herein geführt. Die Leiter der geschirmten Leitungen 102 sind zwischen den Anschlussbereichen 104 des Leitungsverbinders 100 miteinander verbunden. In dem in der Figur 1 a) gezeigten Beispiel sind jeweils die Leiter 112 der beiden oberen bzw. unteren gegenüberliegenden Leitungspaare miteinander verbunden. Die Schirme der Leitungen 102 sind im Anschlussbereich über in schalenförmige Bereiche der unteren Hälfte der elektrisch leitenden Umhüllung 116 eingelegte Untercrimphülsen geschoben. Über jede der Leitungen und Untercrimphülsen ist eine Crimphülse geschoben.
  • Figur 1 b) zeigt eine Seitenansicht des Leitungsverbinders 100 bekannter Bauart, aus der die Lage der Crimphülsen 124 in Bezug auf die untere Hälfte der elektrisch leitenden Umhüllung 116 deutlicher erkennbar ist. Die Untercrimphülsen sind in dieser Ansicht von den Crimphülsen 124 verdeckt.
  • Figur 1 c) zeigt eine Detailansicht der Crimpverbindung für eine Leitung. Der von einer inneren Isolierung 128 umhüllte Leiter der elektrischen Leitung 102 ist durch die Untercrimphülse 122 geschoben, und der Schirm 118 liegt außerhalb der Untercrimphülse. In dieser exemplarischen Darstellung ist der Schirm sogar über den schalenförmigen Bereich der unteren Hälfte der elektrisch leitenden Umhüllung 116 geschoben. Über die gesamte Anordnung von Untercrimphülse 122, schalenförmigen Bereich und Schirm 118 ist die Crimphülse 124 geschoben. Die äußere Isolierung 130 der Leitung ist in diesem Beispiel nicht von der Crimpverbindung umfasst.
  • Es ist klar erkennbar, dass bei der bekannten Lösung jede in den Leitungsverbinder hineinführende Leitung zunächst mit einer Untercrimphülse versehen werden und separat mit dem Schirmblech verbunden werden muss. Wenn, wie in dem Beispiel, acht Leitungen verbunden werden sollen bedeutet das acht einzelne Vorbereitungs- und Crimpvorgänge, welche zu der eigentlichen Verbindung der Leiter hinzukommen.
  • Hiervon ausgehend hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen Leitungsverbinder sowie ein Verfahren zur Verbindung von Leitungen anzugeben, die eines oder mehrere der eingangs genannten Probleme überwinden oder zumindest verkleinern.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung nach einem ersten Aspekt einen Leitungsverbinder für elektrische Leitungen vor, der an Anschlussbereichen angeordnete Halteelemente aufweist, über welche die elektrischen Leitungen in den Leitungsverbinder hereinführbar sind. Jedes der vorzugsweise zumindest in radialer Richtung formstabil ausgeführten Halteelemente weist an einem umlaufenden Rand eine oder mehrere als Vertiefungen ausgestaltete Aufnahmen für Leitungen auf. Die Leiter der in den Leitungsverbinder hineingeführten Leitungen können in einem zwischen den Anschlussbereichen liegenden Verbindungsbereich elektrisch verbindbar sein. Der Leitungsverbinder weist außerdem eine erste elektrisch leitende Umhüllung auf, welche die Halteelemente und den dazwischen liegenden Verbindungsbereich umhüllt. Die erste elektrisch leitende Umhüllung steht zumindest im Bereich der Halteelemente mit einem frei liegenden elektrisch leitenden Element der elektrischen Leitungen in elektrisch leitendem Kontakt. Der Leitungsverbinder weist darüber hinaus ein oder mehrere Klemmelemente auf, welche auf die erste elektrisch leitende Umhüllung zumindest im Bereich der Halteelemente eine Kraft ausüben, die die erste elektrisch leitende Umhüllung gegen die frei liegenden elektrisch leitenden Elemente der in den Halteelementen aufgenommenen elektrischen Leitungen drückt.
  • Bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders sind die Halteelemente an gegenüberliegenden Stirnseiten des Leitungsverbinders angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, drei oder mehr Halteelemente zum Beispiel stern-, T- oder kreuzförmig um einen Verbindungsbereich herum anzuordnen. Grundsätzlich ist jede Position, an der ein Halteelement angeordnet ist ein Anschlussbereich, und an jedem Anschlussbereich können Klemmelemente vorgesehen sein.
  • Bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders sind die Halteelemente scheibenförmig, und die Aufnahmen für Leitungen befinden sich am Rand der scheibenförmigen Halteelemente. Je nach geometrischer Form der Halteelemente, zum Beispiel rund oder rechteckig, können die Aufnahmen für Leitungen jeweils an zwei gegenüberliegenden Seiten oder gleichmäßig verteilt entlang des gesamten Umfangs der Halteelemente angeordnet sein.
  • Bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders weisen die Vertiefungen der Aufnahmen für Leitungen gegenüber der äußeren Oberfläche des Halteelements eine Tiefe auf, welche nicht größer ist als ein äußerer Durchmesser eines elektrischen Leiters oder eines elektrischen Schirms einer in der Aufnahme positionierten Leitung. Bei einer alternativen Ausführungsform weist die erste elektrisch leitende Umhüllung im Bereich der Aufnahmen für Leitungen entsprechende Vorsprünge auf, die in die Vertiefungen eingreifen und so den elektrischen Kontakt zu den elektrisch leitenden Elementen der in den Halteelementen aufgenommenen elektrischen Leitungen herstellt. Die Vorsprünge können beispielsweise in die Vertiefungen eingreifende Stifte oder Federzungen umfassen. Die alternative Ausführungsform kann vorteilhaft sein, wenn ein äußerer Durchmesser der in einer Aufnahme aufgenommenen elektrischen Leitung kleiner ist als eine Tiefe der die Aufnahme bildenden Vertiefung.
  • Bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders sind die Vertiefungen der Aufnahmen für Leitungen so geformt, dass eine eingelegte Leitung eingeklemmt wird. So kann beispielsweise die Öffnung, durch die die Leitung in die Vertiefung eingelegt wird, eine geringere Breite aufweisen als der Innenraum der Aufnahme.
  • Bei einer Ausführungsform sind die Vertiefungen der Aufnahmen für Leitungen so gestaltet, dass jeweils zwei oder mehr Leitungen aufgenommen werden können. Die Aufnahmen können dabei zur Aufnahme mehrerer Leitungen nebeneinander ausgestaltet sein, es ist aber auch möglich, die Aufnahmen so auszugestalten, dass mehrere Leitungen übereinander in einer Aufnahme aufgenommen werden können. Die Außenseiten der mehreren in einer Aufnahme aufgenommenen Leitungen können sich dabei an einer oder mehreren Stellen berühren. Zweckmäßigerweise ist die Tiefe der Vertiefung der Aufnahme für Leitungen bei übereinander liegenden Leitungen so gewählt, dass die Außenseite der außen bzw. oben liegenden Leitung mit der ersten elektrisch leitenden Umhüllung in Kontakt kommen kann.
  • Bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders sind mehrere Halteelemente mechanisch miteinander verbunden. Die mechanische Verbindung kann beispielsweise einen Steg zwischen zwei oder mehreren Halteelementen umfassen.
  • Bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders bestehen die Halteelemente aus einem elektrisch leitenden Material, zum Beispiel aus Metall, einem leitfähigen Kunststoff, einem mit leitfähigen Partikeln versetzten Kunststoff oder einem mit Metallfasern verstärkten Kunststoff. Durch die elektrisch leitende Verbindung der Halteelemente mit der ersten elektrisch leitenden Umhüllung entsteht eine bis auf die Aufnahmen für Leitungen auch stirnseitig geschlossene elektrisch leitende Hülle.
  • Die erste elektrisch leitende Umhüllung kann bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders bündig mit Außenseiten der Halteelemente abschließen, so dass der gesamte Leitungsverbinder von der ersten elektrisch leitenden Umhüllung umschlossen ist.
  • Bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders weisen die Halteelemente ein oder mehrere entlang des Umfangs der Halteelemente angeordnete Vorsprünge auf, welche in entsprechende Aussparungen in der ersten elektrisch leitenden Umhüllung eingreifen. Hierdurch kann insbesondere bei nicht starr miteinander verbundenen Halteelementen die Montage des Leitungsverbinders vereinfacht werden, und es können auf einfache Weise Leitungsverbinder mit vorbestimmten Abmessungen hergestellt werden. Alternativ können die Halteelemente zwischen den Aufnahmen Vertiefungen aufweisen, bspw. Schlitze oder Kerben, in welche entsprechende Vorsprünge der ersten elektrisch leitenden Umhüllung eingreifen. Bei scheibenförmigen Halteelementen ist es auch möglich, diese zwischen jeweils zwei entsprechend beabstandeten Vorsprüngen der ersten elektrisch leitenden Umhüllung einzuklemmen. Jeder der vorstehend beschriebenen Alternativen ermöglicht es, die Position der Halteelemente in Bezug auf die erste elektrisch leitende Umhüllung festzulegen bevor die Klemmelemente die erste elektrisch leitende Umhüllung und die Halteelemente fixieren.
  • Bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders ist die erste elektrisch leitende Umhüllung mehrteilig ausgeführt. Die einzelnen Teile stehen miteinander in elektrischem Kontakt. Angrenzende Kanten der ersten elektrisch leitenden Umhüllung können dazu stumpf aneinanderstoßen, überlappend ausgeführt sein oder kammartig ineinandergreifen. Bei letzterer Variante können die Fingerseiten sich berühren und gegebenenfalls nur kleine Lücken an den Spitzen der Zinken der Kämme verbleiben. Der elektrische Kontakt der einzelnen Teile kann auch durch die Klemmelemente hergestellt sein, welche hierzu selbst elektrisch leitend ausgeführt sein müssen. Durch die vorstehend beschriebenen Varianten kann eine elektrisch weitgehend geschlossene Umhüllung bei gleichzeitig vereinfachter Montage sichergestellt werden.
  • Bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders weist die erste elektrisch leitende Umhüllung an den Anschlussbereichen in Richtung der Leiter zeigende, mit den Aufnahmen korrespondierende Vorsprünge auf, zum Beispiel stift- oder zahnartige Vorsprünge, die eine äußere Isolierung einer in einer Aufnahme positionierten Leitung durchdringen und einen elektrischen Kontakt mit einem darunterliegenden Schirm oder Leiter herstellen. Bei dieser Ausführungsform kann unter Umständen das Entfernen der Isolierung entfallen. Außerdem werden die Leitungen gegen axiale Verschiebung in Bezug auf den Leitungsverbinder gesichert. Es ist jedoch darauf zu achten, bspw. durch geeignete Dimensionierung der Aufnahmen der Halteelemente, der Leiterabmessungen und/oder der Länge der Vorsprünge der ersten elektrisch leitenden Umhüllung, dass bei einer geschirmten Leitung, deren Schirm auf diese Weise kontaktiert werden soll, die Vorsprünge nicht zu weit durch den Schirm in die Leitung eindringen, damit kein Kurzschluss zwischen Schirm und Leiter entsteht.
  • Bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders umfassen die Klemmelemente eine durch äußere Krafteinwirkung plastisch verformbare zweite Umhüllung. Die plastische Verformung kann beispielsweise durch Crimpen herbeigeführt werden. Die zweite Umhüllung umhüllt die erste elektrisch leitende Umhüllung zumindest an den Anschlussbereichen und übt nach einer entsprechenden plastischen Verformung zumindest im Bereich der Halteelemente eine Kraft aus, die die erste elektrisch leitende Umhüllung gegen die in den Halteelementen aufgenommenen elektrischen Leitungen drückt. Die zweite Umhüllung kann beispielsweise durch Crimphülsen gebildet sein, welche die erste elektrisch leitende Umhüllung des Leitungsverbinders im Bereich der Halteelemente umschließen. Die zweite Umhüllung kann den Leitungsverbinder jedoch auch zwischen den Anschlussbereichen vollständig umschließen.
  • Bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders umfassen die Klemmelemente feder- oder gummielastische Elemente, welche die erste elektrisch leitende Umhüllung an oder zwischen den Anschlussbereichen umgreifen oder umschließen. Der Begriff "umschließen" kann so verstanden werden, dass das feder- oder gummielastische Element radial geschlossen um den Leitungsverbinder liegt. Alternativ kann das feder- oder gummielastische Element spiralförmig um den Leitungsverbinder liegen wobei die Spirale mindestens eine volle 360°-Drehung vollführt hat. Die Enden der Spirale können also stumpf aufeinanderstoßen oder aneinander vorbei gehen. Der Begriff "umgreifen" kann dementsprechend so verstanden werden, dass das feder- oder gummielastische Element den Leitungsverbinder nicht vollständig umschließt. Das feder- oder gummielastische Element kann also beispielsweise durch eine Klammer gebildet sein, welche zwei im Wesentlichen gegeneinander wirkende Klemmkräfte erzeugt.
  • Die Klemmelemente, also die plastisch verformbare zweite Umhüllung bzw. die feder- oder gummielastischen Elemente können bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders aus einem elektrisch leitenden Material bestehen.
  • Bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders verbinden die Klemmelemente, also die plastisch verformbare zweite Umhüllung bzw. die feder- oder gummielastischen Elemente die Halteelemente, die darin aufgenommenen elektrischen Leitungen und die erste elektrisch leitende Umhüllung kraftschlüssig.
  • Bei einer Ausführungsform ist der Leitungsverbinder von einer elektrisch isolierenden Schicht umgeben.
  • Bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders sind gummielastische Dichtelemente vorgesehen, durch welche die Leitungen nach Art einer Übermaßpassung hindurchgeführt sind, und die einen umlaufenden Kragen aufweisen, der zwischen der ersten elektrisch leitenden Umhüllung und einem Klemmelement angeordnet und fixiert ist. Das Dichtelement kann beispielsweise eine Gummi- oder Silikonscheibe mit einem Kragen umfassen, deren Abmessungen im Wesentlichen den Abmessungen und der Form bzw. dem Umriss des entsprechenden Halteelements folgen. Die Durchführung der Leitungen kann durch entsprechende Durchlassöffnungen in dem Dichtelement erfolgen. Für eine größere Flexibilität in der Anwendung können die Durchlassöffnungen geschlossen, aber zur Durchführung von Leitungen vorbereitet sein, zum Beispiel durch Bereiche verringerte Dicke oder vorgekerbte Schlitze. Die Dichtung zwischen Dichtelement und Leitung wird durch die elastischen Eigenschaften des Dichtelements bewirkt.
  • Bei einer Ausführungsform des Leitungsverbinders ist ein innerhalb der ersten elektrisch leitenden Umhüllung liegender Raum mit einem elektrisch nichtleitenden Fluid gefüllt. Das Fluid kann seine anfängliche Viskosität behalten oder elastisch oder starr aushärtend sein. Das Fluid kann durch eine Öffnung in den Leitungsverbinder eingebracht werden, nachdem alle Leitungen und alle Komponenten des Leitungsverbinders anforderungsgemäß miteinander verbunden sind. Eine Öffnung zum Einbringen des Fluids kann beispielsweise in einem oder mehreren der Halteelemente vorgesehen sein.
  • Es ist unschwer erkennbar, dass mehrere der vorstehend vorgestellten, sich nicht offensichtlich gegenseitig ausschließenden Ausführungsformen bzw. Merkmale des Leitungsverbinders kombiniert werden können.
  • Der erfindungsgemäße Leitungsverbinder kann zur Verbindung ungeschirmter Leitungen ebenso verwendet werden wie zur Verbindung geschirmter Leitungen. Bei ungeschirmten Leitungen kann ggf. auf eine zusätzliche Verbindung der Leiter zwischen den Anschlussbereichen verzichtet werden. Bei geschirmten Leitungen können auf einfache Weise die Schirme mehrerer Leitungen miteinander verbunden und ein durchgängiger elektrischer Schirm hergestellt werden. Die Leiter der geschirmten Leitungen können zwischen den Anschlussbereichen innerhalb der durch den Leitungsverbinder gebildeten Abschirmung verbunden werden, beispielsweise durch Schweißen, Löten, Klemmen, Crimpen etc. Außerdem ist es möglich, über den Leitungsverbinder die Schirme der Leitungen mit einem Bezugspotenzial zu verbinden, zum Beispiel Erde oder Masse.
  • Sofern nicht in allen Aufnahmen eines Halteelements Leitungen aufgenommen sind kann eine nicht mit einer Leitung "belegte" Aufnahme frei bleiben oder mit einem Füllelement belegt sein. Das Füllelement kann leitend oder nichtleitend ausgeführt sein und kann eine Form haben, welche zumindest nach dem Anbringen der Klemmelemente die nicht mit einer Leitung "belegte" Aufnahme ausfüllt und/oder abdichtet.
  • Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verbinden elektrischer Leitungen mit einem erfindungsgemäßen Leitungsverbinder werden zunächst zwei oder mehr zu verbindende elektrische Leitungen in Aufnahmen der Halteelemente positioniert, beispielsweise von außen die Vertiefungen eingelegt. Wenn die Kontaktierung des elektrischen Schirms bzw. des elektrischen Leiters der Leitungen nicht mittels durch eine Isolierung der Leitung dringende Vorsprünge der ersten elektrisch leitenden Umhüllung erfolgt, ist die Isolierung im Bereich der Aufnahmen zweckmäßigerweise zuvor entfernt worden, um das elektrisch leitende Element der Leitung freizulegen, welches mit der ersten elektrisch leitenden Umhüllung in Kontakt gebracht werden soll. Wenn Schirme der Leitungen mit der ersten elektrisch leitenden Umhüllung verbunden werden sollen können die elektrischen Leiter der zu verbindenden elektrischen Leitungen nunmehr miteinander verbunden werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die elektrischen Leiter der zu verbindenden elektrischen Leitungen bereits vor dem Einlegen der Leitungen in die Aufnahmen miteinander verbunden sind. Wenn alle der zu verbindenden elektrischen Leitungen in der gewünschten Lage in den Aufnahmen der Halteelemente des Leitungsverbinders positioniert sind, und ggf. die Aufnahmen in Bezug aufeinander in einer gewünschten Lage positioniert sind, wird die erste elektrisch leitende Umhüllung an den Halteelementen positioniert und mit Klemmelementen an dem oder den Anschlussbereichen fixiert. Die Klemmelemente üben dabei auf die erste elektrisch leitende Umhüllung zumindest im Bereich der Halteelemente eine Kraft aus, die die erste elektrisch leitende Umhüllung gegen die frei liegenden elektrisch leitenden Elemente der die in den Aufnahmen der Halteelemente aufgenommenen elektrischen Leitungen drückt und dadurch den elektrischen Kontakt sicherstellt.
  • Wenn die erste elektrisch leitende Umhüllung eine gewünschte mechanische Stabilität des Leitungsverbinders mitbringt genügt es, wenn die Klemmelemente nur im Bereich der Halteelemente eine Kraft ausüben. Es ist jedoch auch möglich, dass die Klemmelemente miteinander verbunden sind und die gewünschte mechanische Stabilität des Leitungsverbinders über diese Verbindung erzielt wird.
  • Der erfindungsgemäße Leitungsverbinder kann beispielsweise in Elektrofahrzeugen oder Hybrid Fahrzeugen verwendet werden, wo die kompaktere Bauweise eine einfachere Verlegung der zu einem Kabelbaum zusammengefassten Leitungen ermöglichen kann. Die Verwendung ist nicht auf Fahrzeuge beschränkt; die Vorteile des vereinfachten Aufbaus mit weniger Bauteilen als konventionelle Lösungen und des weniger Arbeitsschritte umfassenden Handlings können überall dort genutzt werden, wo elektrische Leitungen verbunden werden müssen. Eine weitere Kostenreduzierung ist durch die Möglichkeit gegeben, die erste elektrisch Umhüllung - in der Regel ein Schirmblech - einfacher auszuführen als bei konventionellen Lösungen. Insbesondere ist hierbei keine zur Aufnahme von Leitungen besonders angepasste Formgebung des Schirmblechs erforderlich.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Nachfolgend werden exemplarische Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren exemplarisch näher erläutert. Alle Figuren sind rein schematisch und nicht maßstäblich. Es zeigen:
    • Fig. 1
    mehrere Ansichten einer exemplarischen Ausführung eines bekannten Leitungsverbinders für acht Leitungen,
    Fig. 2
    eine Ansicht einer ersten exemplarischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders,
    Fig. 3
    eine Schnittansicht der ersten exemplarischen Ausführungsform des Leitungsverbinders aus Figur 2,
    Fig. 4
    ein Detail von Aufnahme und Kontaktierung einer Leitung in dem erfindungsgemäßen Leitungsverbinder aus Figuren 1 und 2,
    Fig. 5
    eine Draufsicht auf ein exemplarisches Halteelement des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders mit darin aufgenommenen Leitungen, erster elektrisch leitender Umhüllung und Klemmelement,
    Fig. 6
    eine vereinfachte perspektivische Explosionsdarstellung von Halteelementen und erster elektrisch leitender Umhüllung einer zweiten exemplarischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders,
    Fig. 7
    eine vereinfachte perspektivische Explosionsdarstellung von Halteelementen und erste elektrisch leitende Umhüllung einer dritten exemplarischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders,
    Fig. 8
    eine vereinfachte perspektivische Explosionsdarstellung von Halteelementen und erste elektrisch leitende Umhüllung einer vierten exemplarischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders,
    Fig. 9
    eine schematische Darstellung einer weiteren exemplarischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders, und
    Fig. 10
    ein Verfahrensschritte eines exemplarischen Verfahrens zum Verbinden von elektrischen Leitungen mit einem erfindungsgemäßen Leitungsverbinder.
  • Gleiche oder ähnliche Elemente sind in den Figuren mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen.
    • Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Figur 1 wurde in der Beschreibung des Standes der Technik bereits ausführlich erläutert und wird deshalb an dieser Stelle nicht erneut beschrieben.
  • Figur 2 zeigt eine Ansicht einer ersten exemplarischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders 100. Der Leitungsverbinder 100 ist von allgemein zylindrischer Form, was in dieser Ansicht jedoch nicht erkennbar ist. Elektrische Leitungen 102 sind von links und von rechts in den Leitungsverbinder hineingeführt. Das Innere des Leitungsverbinders ist von der ersten elektrisch leitenden Umhüllung 116 vollständig umschlossen. Die erste elektrisch leitende Umhüllung 116 ist zweiteilig ausgeführt, in diesem Beispiel umfasst die erste elektrische Umhüllung 116 zwei Halbschalen. An den Anschlussbereichen 104 ist die erste elektrische Umhüllung 116 von zwei Klemmelementen 120 umschlossen. Die Klemmelemente 120 sind in diesem Beispiel Crimpringe, die plastisch so verformt sind, dass radial wirkende Kräfte die in der Figur nicht sichtbaren Halteelemente 106, die darin aufgenommenen Leitungen 102 und die erste elektrisch leitende Umhüllung 116 fest miteinander verbinden.
  • Figur 3 zeigt einen Längsschnitt der ersten exemplarischen Ausführungsform des Leitungsverbinders 100 aus Figur 2. In der Schnittansicht sind die in den von der ersten elektrischen Umhüllung 116 gebildeten Leitungsverbinder 100 hineingeführten Leitungen 102 sowie die Verbindung der elektrischen Leiter 112 im Inneren des Leitungsverbinders 100 zu erkennen. Ebenfalls erkennbar sind die in den Anschlussbereichen 104 angeordneten Halteelemente 106 und die Klemmelemente 120. Die Kontaktierung des Schirms einer Leitung 102 durch die erste elektrisch leitende Umhüllung ist in der nachfolgend mit Bezug auf Figur 4 beschriebenen, vergrößerten Detailansicht erkennbar.
  • Figur 4 zeigt eine vergrößerte Detailansicht der Lage einer Leitung 102 in dem Halteelement 106 sowie die Lage der ersten elektrischen Umhüllung 116 und des Klemmelements 120 zueinander. Die von dem im Anschlussbereich 104 freigelegten elektrischen Schirm 118 und der äußeren Isolierung 130 umhüllte Leitung 102 mit dem in der Figur nicht dargestellten, von einer inneren Isolierung 128 umgebenen elektrischen Leiter ist in einer Aufnahme des Halteelements 106 aufgenommen. Schirm 118 steht in elektrischem Kontakt mit der ersten elektrischen Umhüllung 116. Klemmelement 120 liegt außen an der ersten elektrischen Umhüllung 116 an und presst diese gegen Schirm 118 und Halteelement 106.
  • Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf ein exemplarisches Halteelement 106 des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders 100 mit vier Aufnahmen 110 und darin aufgenommenen Leitungen 102, erster elektrisch leitender Umhüllung 116 und Klemmelement 120. Von den Leitungen 102 ist nur Schirm 118 gesondert dargestellt, äußere und innere Isolierung sowie die Leiter der Leitungen sind nicht in der Figur gezeigt. Schirme 118 der Leitungen 102 liegen an der ersten elektrisch leitenden Umhüllung 116 an und stehen mit dieser in elektrischem Kontakt. Klemmelement 120 ist plastisch so verformt, dass eine radiale Kraft die erste elektrisch leitende Umhüllung 116 gegen Halteelemente 106 und die freigelegten Schirm 118 der Leitungen 102 drückt. Die erste elektrisch leitende Umhüllung kann wie auch in den anderen Figuren zwei- oder mehrteilig ausgeführt sein (in der Figur nicht dargestellt).
  • Figur 6 zeigt eine vereinfachte perspektivische Explosionsdarstellung von Halteelementen 106 und erster elektrisch leitender Umhüllung 116 einer zweiten exemplarischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders 100. Halteelemente 106 weisen vier Aufnahmen 110 auf, in welche in der Figur nicht dargestellte Leitungen 102 eingelegt werden können. Die in der Figur ebenfalls nicht dargestellten Leiter der Leitungen 102 können dabei bereits miteinander verbunden sein. In diesem Fall ist es möglich, die Halteelemente 106 von außen kommend zwischen den Leitungen zu positionieren, die freigelegten elektrisch leitenden Elemente der Leitungen in den Aufnahmen 110 zu platzieren, und dann den Abstand zwischen den Halteelementen 106 so einzustellen, dass diese bündig mit Außenkanten der ersten elektrisch leitenden Umhüllung 116 abschließen, zumindest aber teilweise von diesen umschlossen sind. Nachdem alle Komponenten des Leitungsbündels 100 in eine gewünschte Lage zueinander gebracht worden sind können die beiden Hälften der ersten elektrisch leitenden Umhüllung 116 mittels in der Figur nicht dargestellter Klemmelemente 120 gegeneinander, gegen die Halteelemente 106 und gegen die in der Figur ebenfalls nicht dargestellten Leitungen gedrückt werden.
  • Figur 7 zeigt eine vereinfachte perspektivische Explosionsdarstellung von Halteelementen 106 und erster elektrisch leitender Umhüllung 116 einer dritten exemplarischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders 100. Die dritte exemplarische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders 100 unterscheidet sich nur geringfügig von der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform, nämlich durch den Steg 132, der die beiden Halteelemente 106 miteinander verbindet. Durch den Steg 132 ist der Abstand der beiden Halteelemente 106 zueinander so festgelegt, dass diese bündig mit Außenkanten der ersten elektrisch leitenden Umhüllung 116 abschließen, zumindest teilweise von diesen umschlossen sind. Steg 132 ist vorzugsweise nicht im Zentrum der Halteelemente 106 angeordnet, um den für die Verbindung der Leiter benötigten Raum nicht einzuschränken.
  • Figur 8 zeigt eine vereinfachte perspektivische Explosionsdarstellung von Halteelementen 106 und erster elektrisch leitender Umhüllung 116 einer vierten exemplarischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leitungsverbinders 100. Die vierte exemplarische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders 100 unterscheidet sich nur geringfügig von der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform, nämlich durch Vorsprünge 136 am Umfang der Halteelemente 106, die in entsprechende Öffnungen 134 in der ersten elektrisch leitenden Umhüllung eingreifen. Hierdurch ist trotz nicht miteinander verbundener Halteelemente 106 eine exakte Positionierung der Halteelemente in Bezug auf die erste elektrische Umhüllung 116 auf einfache Weise möglich. Anstelle der Vorsprünge 136 an den Halteelementen 106, welche in die Öffnungen 134 eingreifen ist es alternativ möglich, entsprechende nach innen weisende Vorsprünge oder Kanten an der ersten elektrischen Umhüllung 116 vorzusehen, welche in dazu passenden angeordnete Vertiefungen am Umfang der Halteelemente 106 eingreifen (nicht in der Figur gezeigt). Der besseren Übersichtlichkeit halber sind die Vorsprünge 136 und die Öffnungen 134 nur an dem oberen Teil der ersten elektrisch leitenden Umhüllung dargestellt. Die entsprechenden Vorsprünge und Öffnungen können selbstverständlich auch nur an dem unteren oder sowohl an dem unteren als auch an dem oberen Teil vorgesehen sein.
  • Figur 9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren exemplarischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders 100 mit einem zusätzlichen Dichtelement 140. die erste elektrisch leitende Umhüllung 116 ist bereits um Halteelement 106 mit den Aufnahmen 110 gelegt und steht in elektrischem Kontakt mit den in der Figur nicht dargestellten freigelegten elektrisch leitenden Elementen der ebenfalls in der Figur nicht dargestellten Leitungen 102. Die Leitungen 102 sind durch Durchführungen 144 in dem Dichtelement 140 geführt, welche passend zu den Aufnahmen 110 des Halteelements 106 ausgerichtet sind. Durchführungen 144 weisen einen gegenüber dem Außendurchmesser der Leitungen 102 kleineren Durchmesser auf, sodass das elastische Material des Dichtelements 140 elastisch an der Außenseite der Leitungen anliegt. Ein Kragen 142 des Dichtelements 140 ist zwischen Klemmelement 120 und der ersten elektrisch leitenden Umhüllung 116 positioniert, wo er durch die von dem Klemmelement 120 ausgeübte, radial nach innen wirkende Kraft dichtend in Position gehalten wird. Der Kragen 142 kann aus demselben elastischen Material wie der Rest des Dichtelements bestehen. In diesem Fall kann sich der Kragen in dem Bereich unter dem Klemmelement gegebenenfalls verformen. Es ist aber auch möglich, den Kragen 142 aus einem weniger oder nicht elastischen Material zu fertigen, sodass die von den Klemmelement 120 erzeugte, nach innen wirkende Kraft keine oder nur eine geringe Verformung des Kragens bewirkt.
  • Figur 10 zeigt Verfahrensschritte eines exemplarischen Verfahrens 200 zum Verbinden elektrischer Leitungen mit einem erfindungsgemäßen Leitungsverbinder 100. In Schritt 202 werden zu verbindende elektrisch leitende Elemente, beispielsweise Schirm 118 und/oder elektrischer Leiter 112, der elektrischen Leitungen 102 freigelegt. In Schritt 204 werden die freigelegten elektrisch leitenden Elemente der elektrischen Leitungen in Aufnahmen 110 der Halteelemente 106 des Leitungsverbinders 100 positioniert. Im nachfolgenden Schritt 206 werden die Halteelemente 106 zueinander positioniert, sofern sie nicht über entsprechende Mittel miteinander starr verbunden sind. Alternativ oder zusätzlich werden die Halteelemente in Bezug auf die erste elektrisch leitende Umhüllung 116 positioniert. Im anschließenden Schritt 208 werden zueinander positionierte Halteelemente 106 mit den darin positionierten Leitungen 102 mit der ersten elektrisch leitenden Umhüllung 116 umhüllt. Schließlich werden in Schritt 210 Klemmelemente 120 angebracht, welche auf die erste elektrisch leitende Umhüllung 116 zumindest im Bereich der Halteelemente 106 eine Kraft ausüben, welche die erste elektrisch leitende Umhüllung gegen die elektrisch leitenden Elemente der in den Aufnahmen der Halteelemente aufgenommenen elektrischen Leitungen drückt. Das Anbringen der Klemmelemente 120 kann beispielsweise einen Crimp-Prozess umfassen mittels dessen das oder die Klemmelemente plastisch verformt werden. Das Anbringen der Klemmelemente kann aber auch das Auseinanderdrücken oder Aufspreizen eines eine radial nach innen wirkende Federkraft ausübenden Klemmelements umfassen.
  • In den Figuren sind Ausführungsbeispiele mit Haltelemente 106 gezeigt, die vier Aufnahmen 110 aufweisen. Bei anderen Ausführungsbeispielen weisen die Haltelemente 106 mehr als vier oder weniger als vier Aufnahmen auf.
    • Bezugszeichenliste
    • 100
    Leitungsverbinder
    102
    elektrische Leitung
    104
    Anschlussbereich
    106
    Halteelement
    108
    Rand
    110
    Aufnahme
    112
    elektrischer Leiter
    114
    Verbindungsbereich
    116
    erste elektr. leitende Umhüllung
    118
    Schirm
    120
    Klemmelement
    122
    Untercrimphülse
    124
    Crimphülse
    126
    schalenförmiger Bereich
    128
    innere Isolierung
    130
    äußere Isolierung
    132
    Steg
    134
    Öffnung
    136
    Vorsprung
    140
    Dichtelement
    142
    Kragen
    144
    Durchführung

Claims (11)

  1. Leitungsverbinder (100) für elektrische Leitungen (102) mit
    - an Anschlussbereichen (104) des Leitungsverbinders (100) angeordneten Halteelementen (106), über welche die elektrischen Leitungen (102) in den Leitungsverbinder (100) hineinführbar sind, wobei jedes Halteelement (106) an einem umlaufenden Rand (108) eine oder mehrere als Vertiefungen ausgestaltete Aufnahmen (110) für Leitungen (102) aufweist, wobei die Leiter (112) der in den Leitungsverbinder hineingeführten Leitungen (102) in einem zwischen den Anschlussbereichen (104) liegenden Verbindungsbereich (114) elektrisch verbindbar sind,
    - einer ersten elektrisch leitenden Umhüllung (116), die die Halteelemente (106) und den dazwischen liegenden Verbindungsbereich (114) umhüllt, und die zumindest im Bereich der Halteelemente (106) mit einem elektrisch leitenden Element (118) der elektrischen Leitungen (102) in elektrisch leitendem Kontakt steht, und
    - einem oder mehreren Klemmelementen (120), welche auf die erste elektrisch leitende Umhüllung (116) zumindest im Bereich der Halteelemente (106) eine Kraft ausüben, die die erste elektrisch leitende Umhüllung (116) gegen die elektrisch leitenden Elemente (118) der in den Aufnahmen (110) der Halteelemente (106) aufgenommenen elektrischen Leitungen (102) drückt.
  2. Leitungsverbinder (100) nach Anspruch 1, wobei die Klemmelemente (120) eine durch äußere Krafteinwirkung plastisch verformbare zweite Umhüllung umfassen, welche die erste elektrisch leitende Umhüllung (116) zumindest an den Anschlussbereichen (104) umhüllt, und die nach einer entsprechenden plastischen Verformung zumindest im Bereich der Halteelemente (106) die Kraft ausübt, die die erste elektrisch leitende Umhüllung (116) gegen die elektrisch leitenden Elemente (118) der in den Halteelementen (106) aufgenommenen elektrischen Leitungen (102) drückt.
  3. Leitungsverbinder (100) nach Anspruch 1, wobei die Klemmelemente (120) feder- oder gummielastische Elemente umfassen, welche die erste elektrisch leitende Umhüllung (116) an oder zwischen den Anschlussbereichen (104) umgreifen oder umschließen, und die zumindest im Bereich der Halteelemente (106) die Kraft ausüben, die die erste elektrisch leitende Umhüllung (116) gegen die elektrisch leitenden Elemente (118) der in die Halteelementen (106) aufgenommenen elektrischen Leitungen (102) drückt.
  4. Leitungsverbinder (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Klemmelemente (120) die Halteelemente (106), die darin aufgenommenen elektrischen Leitungen (102) und die erste elektrisch leitende Umhüllung (116) kraftschlüssig verbinden.
  5. Leitungsverbinder (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Klemmelemente (120) und/oder die Halteelemente (106) aus einem elektrisch leitenden Material bestehen.
  6. Leitungsverbinder (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste elektrisch leitende Umhüllung (116) an den Anschlussbereichen (104) in Richtung der Leitungen (102) zeigende, mit den Aufnahmen (110) korrespondierende Vorsprünge aufweist, die eine äußere Isolierung (130) einer in der Aufnahme (110) positionierten Leitung (102) durchdringen und einen elektrischen Kontakt mit einem darunterliegenden Schirm (118) oder Leiter (102) herstellen.
  7. Leitungsverbinder (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste elektrisch leitende Umhüllung (116) mehrteilig ist, und wobei die einzelnen Teile miteinander in elektrischem Kontakt stehen.
  8. Leitungsverbinder (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei an mindestens einem Anschlussbereich (104) ein gummielastisches Dichtelement (140) vorgesehen ist, durch das die Leitungen (102) nach Art einer Übermaßpassung hindurchgeführt sind, wobei ein Kragen (142) des Dichtelements (140) zwischen der ersten elektrisch leitenden Umhüllung (116) und einem Klemmelement (120) angeordnet und fixiert ist.
  9. Leitungsverbinder (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein innerhalb der ersten elektrisch leitenden Umhüllung (116) liegende Raum mit einem elektrisch nichtleitenden Fluid gefüllt ist.
  10. Verfahren (200) zum Verbinden elektrischer Leitungen mit einem Leitungsverbinder (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, umfassend:
    - Freilegen (202) zu verbindender elektrisch leitender Elemente (118) der elektrischen Leitungen (102),
    - Positionieren (204) der freigelegten elektrisch leitenden Elemente (118) der elektrischen Leitungen (102) in Aufnahmen (110) der Halteelemente (106),
    - Positionieren (206) der Halteelemente (106) zueinander und/oder in Bezug auf die erste elektrisch leitende Umhüllung (116),
    - Umhüllen (208) der zueinander positionierten Halteelemente (106) mit den darin positionierten Leitungen (102) mit der ersten elektrisch leitenden Umhüllung (116), und
    - Anbringen (210) von Klemmelementen (120), welche auf die erste elektrisch leitende Umhüllung (116) zumindest im Bereich der Halteelemente (106) eine Kraft ausüben, die die erste elektrisch leitende Umhüllung (116) gegen die elektrisch leitenden Elemente (118) der in den Aufnahmen (110) der Halteelemente (106) aufgenommenen elektrischen Leitungen (102) drückt.
  11. Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem Leitungsverbinder (100) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9.
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